Заваривање нерђајућег челика

Заваривање нерђајућег челика захтева додатну пажњу на својства материјала, контролу топлоте и чистоћу како би се избегли дефекти као што су изобличење, пуцање и осетљивост. Током заваривања, температуре нерђајућег челика у близини шава достижу нивое на којима долази до микроструктурних трансформација, па је стога ТИГ заваривање најчешћа техника због своје прецизности и погодности за карактеристике нерђајућег челика.

 

Опис

 

Нерђајући челик је категорисан у различите типове на основу своје микроструктуре и састава, који утичу на његова механичка својства, отпорност на корозију и заварљивост. Главни типови су аустенитни, феритни, мартензитни, дуплекс и нерђајући челици-који се очвршћавају са таложењем, а сваки тип има специфична разматрања заваривања и одговарајуће технике заваривања због разлика у топлотној проводљивости, топлотном ширењу и подложности дефектима као што су пуцање или сензибилизација.

 

 

Врсте нерђајућег челика и технике заваривања

 

Нерђајући челици су легуре на бази гвожђа{0}}које садрже 15% или више хрома заједно са одређеним процентом никла, што може да обезбеди изванредна својства отпорности на корозију{2}}. Садржај хрома се може прилагодити заједно са другим легирајућим елементима како би се задовољили специфични захтеви крајње употребе или производње, а испод је преглед најчешћих типова нерђајућег челика.

 

• √Аустенитни нерђајући челик

Висок садржај хрома (16-26%) и никла (6-22%), често са молибденом (нпр. 304, 316). Немагнетна је, одлична је отпорност на корозију и добра способност обликовања, и склона је сензибилизацији (таложењу карбида) ако је изложена на 450-850 степени током дужег периода, што доводи до интергрануларне корозије. Плус, има високу топлотну експанзију и ниску топлотну проводљивост, што повећава ризик од изобличења. Популарни разреди су 304, 304Л (ниски угљеник), 316, 316Л (ниски угљеник), 321 (стабилизован титанијумом). Због своје добре отпорности на корозију, широко се користе у опреми за прераду хране, хемијским резервоарима, цевоводима, грађевинарству, инфраструктури, телекомуникацијама и медицинској индустрији.

Одговарајуће технике заваривања

1. 1. ТИГ заваривање (ГТАВ) се веома препоручује за танке пресеке и критичне примене због прецизне контроле топлоте, минимизирања осетљивости и изобличења. Користите аргон или аргон{2}}хелијум заштитни гас.
2. 2. МИГ/МАГ заваривање (ГМАВ) је погодније за дебље пресеке и бржу производњу, коришћењем три-мешаног гаса (аргон, хелијум, ЦО2) за стабилизацију лука и може смањити прскање.
3. 3. Заваривање штапићем (СМАВ) се обично користи за поправке на терену или за не-некритичне примене са ниским-угљеничним електродама (нпр. Е308Л за 304Л).

•  
• √Феритни нерђајући челик

Висок садржај хрома (10,5-30%), мало никла и мало угљеника (нпр. 430), то је магнет, умерена отпорност на корозију и нижа цена од аустенитних класа. У међувремену, мање је склон сензибилизацији, али је подложан расту зрна и крхкости на високим температурама, а има ниже термичко ширење од аустенитних класа, смањујући ризик од изобличења. Уобичајене класе су 409, 430, 439, а ова врста феритног метала се широко користи за аутомобилске издувне системе, кухињске уређаје и индустријску опрему.

Погодне технике заваривања:

1. 1. ТИГ заваривање (ГТАВ) је погодно за танке пресеке и заваре високог{1}}квалитета, који могу да обезбеде добру контролу над уносом топлоте како би се спречио раст зрна.
2. 2. МИГ/МАГ заваривање (ГМАВ) ефикасно за дебље материјале и брже заваривање. Користите заштитни гас на бази аргона- са мало ЦО2 да бисте избегли прекомерну оксидацију.
3. 3. Заваривање штапом (СМАВ) прихватљиво за не-примену са одговарајућим електродама (нпр. Е430).

 

• √Мартензитни нерђајући челик

Висок садржај хрома (11,5-18%), умерен угљеник и низак ниво никла (нпр. 410), магнетан је, има велику чврстоћу и тврдоћу, али нижу отпорност на корозију у поређењу са другим типовима. Због тога је подложан пуцању изазваном водоником- и захтева претходно загревање и термичку обраду после заваривања да би се избегла ломљивост. Има високу топлотну проводљивост и ниже топлотно ширење. Уобичајене класе су 410, 420, 440 и широко се користе за хируршке инструменте и лопатице турбине.

Одговарајуће технике заваривања:

1. 1. ТИГ заваривање (ГТАВ), погодно за прецизност и контролу над уносом топлоте коришћењем заштитног гаса аргона.
2. 2. Заваривање штапом (СМАВ), широко се користи за поправке или дебље делове са одговарајућим електродама (нпр. Е410).
3. 3. МИГ/МАГ заваривање (ГМАВ), мање уобичајено, али се може користити за дебље материјале са контролисаним параметрима.

 

• √Дуплекс од нерђајућег челика

Избалансирана мешавина аустенита и ферита са високим садржајем хрома (20-30%), молибдена и азота (нпр. 2205) и комбинује високу чврстоћу и одличну отпорност на корозију, посебно у хлоридним срединама. Иако је подложан формирању сигма фазе (крхки интерметални) ако је неправилно заварен на високим температурама. Има умерену топлотну експанзију и проводљивост. Уобичајене класе су 2205, 2507 итд., и широко се користе у нафтоводима и гасоводима, хемијској преради, морском окружењу.

Одговарајуће технике заваривања:

1. 1. ТИГ заваривање (ГТАВ), идеално за-квалитетне шавове са контролисаним уносом топлоте како би се избегло формирање сигма фазе коришћењем аргона или аргона-азотног заштитног гаса.
2. 2. МИГ/МАГ заваривање (ГМАВ), погодно за дебље делове са одговарајућим заштитним гасом (аргон-мешавина хелијума са ниским ЦО2).
3. 3. Заваривање штапом (СМАВ) за заваривање на терену са дуплекс{1}}специфичним електродама (нпр. Е2209).

 

• √Преципитатион-Нерђајући челик за стврдњавање

Садржи легирајуће елементе као што су алуминијум, бакар или ниобијум за ојачање топлотном обрадом (нпр. 17-4 ПХ), и има високу чврстоћу и умерену отпорност на корозију, што захтева контролисано заваривање да би се избегло прекомерно-старење или губитак механичких својстава. Популарне класе су 17-4 ПХ, 15-5 ПХ и широко се користе за ваздухопловне компоненте, нуклеарне реакторе, причвршћиваче високе чврстоће.

Одговарајуће технике заваривања:

1. 1. ТИГ заваривање (ГТАВ) за прецизност и минимални унос топлоте ради очувања механичких својстава.
2. 2. МИГ/МАГ заваривање (ГМАВ), погодно за дебље пресеке са контролисаним параметрима.

 

 

Разматрања за заваривање нерђајућег челика

 

Нерђајући челик има високу топлотну проводљивост и ниско топлотно ширење, што доводи до већег ризика од изобличења и савијања током заваривања. Осим тога, склон је сензибилизацији (губитак отпорности на корозију) ако је предуго изложен високим температурама, посебно у аустенитним класама као што су 304 и 316. Да би се избегли ови дефекти заваривања, заваривач не треба да узме у обзир следеће аспекте:

 

• √Пре{0}}Чишћење

Очистите спој за заваривање од загађивача као што су боје, уље, маст, прајмери, смеше за сечење и други угљоводоници. Такви загађивачи могу унети угљеник у завар, умањити отпорност на корозију и ослабити спој. Веома важна напомена је да заваривач треба да користи наменску четку од нерђајућег челика за чишћење споја, и уверите се да не користите четку, која је претходно коришћена на угљеничном челику, јер би то могло контаминирати радни предмет од нерђајућег челика.

• √Избор пунила

Одабир одговарајућег материјала за пуњење зависи од обима посла, а он ће одговарати класи нерђајућег челика, постижући скоро иста својства.

• √Дизајн завареног споја

Дизајн завареног споја допуњује структуру завара, технику заваривања и материјал и један је од главних фактора који ће одредити чврстоћу и квалитет заварених спојева. Због тога је од кључног значаја разумети силе које се примењују на заварене шавове, а интегрисање овога у дизајн споја спречиће квар конструкције.

• √Избор разреда

Одабир разреда, различите класе (нпр. аустенит, ферит, мартензит, дуплекс) се понашају различито, ниске-врсте угљеника (нпр. 304Л, 316Л) могу минимизирати ризик од таложења карбида и интергрануларне корозије.

• √Контрола улаза топлоте

Контрола уноса топлоте, прекомерна топлота може да изазове раст зрна, изобличење и губитак отпорности на корозију, па је мудро користити мали унос топлоте и избегавати продужено излагање високим температурама. Генерално, струја заваривања треба да буде око 20% мања него за угљенични челик да би се спречила корозија.

• √Заштитни гас

Заштитни гас, избор заштитног гаса у процесима као што су МИГ и ТИГ заваривање је кључан у заштити базена за заваривање од контаминације. Исправан састав заштитног гаса ће смањити ризик од дефекта завара и побољшати укупан резултат завара.

 

Стога, да би направио звучно заваривање, искусни заваривач треба да узме у обзир свеобухватне параметре укључујући квалитет нерђајућег челика, технику заваривања, унос топлоте, заштитни гас, напајање, угао горионика, брзину кретања и стопу таложења. Само ефикасно коришћењем ових параметара заваривања, заваривач може да постигне висок и конзистентан квалитет завара.

 

Дефекти и превенције

 

Најчешћи дефекти заваривања нерђајућег челика укључују пукотине, порозност, инклузије шљаке, недостатак фузије, непотпуно продирање, подрезивање, прскање и изобличење, заједно са контаминацијом честицама гвожђа, топлотним нијансама и пропадањем шава. Ови недостаци смањују механичка својства завара и отпорност на корозију и могу бити последица неправилног чишћења, нетачних подешавања електрода/гаса, прекомерног уноса топлоте или ниске топлотне проводљивости.

 

• √Варпинг

Нерђајући челик има ниску топлотну проводљивост и високу топлотну експанзију, што га чини подложним савијању. Превелик унос топлоте током заваривања или брза промена температуре ставља метал под стрес, што доводи до изобличења док се хлади. Најчешће решење је смањење уноса топлоте уз избегавање лошег квалитета шава због непотпуне фузије између радних комада, а друго решење је стварање хладњака стезањем бакра или месинга иза или поред шава за заваривање, апсорбујући непотребну топлоту.

 

• √Пуцање

Пукотине се могу појавити током или након заваривања и могу бити под утицајем високог термичког напрезања или неправилне брзине хлађења.

Постоје две главне врсте пуцања: топло пуцање и хладно пуцање. Вруће пукотине се дешавају током очвршћавања процеса заваривања због превелике количине нечистоћа попут сумпора или фосфора у завару, што може снизити тачку топљења одређених подручја, узрокујући стварање пукотина како се метал стврдњава. Често се јавља у зонама високе{2}}температуре шава. Хладно пуцање настаје након што се завар охлади неко време у распону од неколико сати до неколико дана, а често је узроковано заосталим напрезањем у металу након заваривања или водоником који се апсорбује у завар. Да бисте спречили пуцање, мудро је користити праве материјале за пуњење и веома пажљиво контролисати брзину хлађења, док би претходно загревање основног материјала могло бити добар начин за смањење топлотног стреса пре заваривања.

 

• √Порозност

То је дефект где су џепови гаса заробљени у завареним спојевима, што доводи до малих шупљина или шупљина, а често је узрокован загађивачима као што су прљавштина, уље, рђа, који могу да унесу гасове у заваривање. Ови гасови се затим заробљавају у растопљеном завареном базену, формирајући празнине како се метал хлади. Коришћење неодговарајућег заштитног гаса такође може изазвати порозност. Влага и влага на основном материјалу или пунилима могу да испаре током заваривања, стварајући мехуриће гаса у завару. Због тога је важно да основни материјал и шипке за пуњење буду чисти и суви, и да користите исправан заштитни гас да бисте одржали конзистентан проток током процеса заваривања.

 

• √Поор Фусион

Лоша фузија се дешава када се метал шава не споји правилно са основним материјалом и ствара слабе тачке у споју где два материјала нису у потпуности спојена. Ово може озбиљно смањити укупну чврстоћу завара и повећати ризик од квара. Овај квар је често узрокован недовољном топлотом, неправилним углом заваривања, великом брзином путовања.

 

• √Велд Спттерс

То су мале капљице растопљеног метала које се истискују из завареног базена током заваривања и оне заправо не ослабљују завар. Међутим, они утичу на изглед, што може довести до непотребног рада после третмана. Прскања су често узрокована високим подешавањима струје која може произвести прекомерно прскање јер се растопљени метал насилно избацује из завареног базена. Нетачна дужина лука и неодговарајући заштитни гас такође могу изазвати прскање током заваривања нерђајућег челика. Због тога је важно смањити прскање, подесити тренутна подешавања и одржавати стабилан лук у међувремену користећи исправан заштитни гас са стабилним протоком кроз цео завар.

 

 

Заваривање нерђајућег челика захтева пажњу на многе параметре као што су својства материјала, заштитни гас, пунила, унос топлоте и чистоћа како би се избегли дефекти као што су изобличење, пуцање и осетљивост. Фабманн-ови искусни заваривачи прате најбољу праксу да подесе машину на исправан напон, амперажу и знају како да заварују одговарајућом брзином кретања на основу дебљине материјала од нерђајућег челика и врсте нерђајућег челика да би постигли висококвалитетне заваре-отпорне на корозију. Фабманн испоручује висококвалитетне носаче од нерђајућег челика за индустрију соларне енергије, делове машина ипоклопци за вентилацијуза сектор изградње кућа.